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【德国制造】BPW车轴全智能焊接物流机器人系统 [复制链接]

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质量优先,以人为本

【海格尔市/威尔市】拥有超过百年历史的德国BPW公司,是世界上最大的车轴生产厂家之一,此外还生产挂车的悬挂装置、制动总成、轴承及各种车轴配件。2017年初,BPW位于德国总部的生产基地成功投产了一套大型的机器人焊接系统,整套系统由克鲁斯公司自主设计实施,用于焊接支撑装置部件。随着设备的投产,BPW公司不但解放了生产力,还将工人从危险性的劳动中解放了出来,从而改善了工人的工作环境。


图1:内部物流系统完美配合焊接机器人。


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视频网址:http://v.youku.com/v_show/id_XMzQwMzQzOTQ0NA

BPW公司于1898年成立于德国威尔市(Wiehl),百年来一直专注于制造挂车及半挂车的底盘系统。全球范围内共有60多家子公司及合资公司,除了为公众所熟知的车桥技术外,BPW公司还掌握了领先全球的车身技术、照明系统、塑料工艺及用户友好型通讯技术,提供全面的卡车及挂车生产技术。百年来一直为家族企业制,60余家子公司分布在30多个国家,全球员工总数量约6400人。

近年来,BPW决定在公司的方方面面都实现效率上的突破。因此不断加大对自动化生产设备的投入,优化生产流程,缩短生产节拍,从而大幅提高生产效率。此外,公司也不断致力于改善员工的工作条件。

2017年初,一套高复合性的焊接机器人系统代替使用了15年之久的老机器人设备,用于焊接支撑装置部件。新的设备由多个区域组成,相互补充,完美配合。  

全自动内部物流系统
首先,工人在四个工位上进行定位焊。紧接着,工件被放置在托盘上,随着两条平行传送带转动,工件被送到下一步工序。每个托盘都有一个专属的RFID射频识别码,俗称电子标签。储存了关于每个工件的重要信息。下一个工作区域由两台搬运机器人、六个焊接机器人单元组成,每台搬运机器人负责四台焊接机器人。首先,搬运机器人抓起送来的工件,扫描托盘上的电子标签,再将工件分配给等待作业的焊接机器人,同时还将电子标签中的信息传给机器人。给机器人上完料的托盘再接着转回上料区。焊接完成后,搬运机器人再将成品放到下料方向的两条传送带上。每台搬运机器人都配备两个抓手,可以在下料的同时无间隙上料。两台搬运机器人对应两条下料传送带,实现时间利用的最大化。

紧凑型单元,模块式设计
所有的焊接机器人单元采用完全相同的构造,每台机器人都配有一个双工位变位机,可横向变位并旋转、摆动。每个单元都配备克鲁斯的QRH-280型号机器人,运动灵活、敏捷。得益于轻量化制造以及较短的杠杆臂,机器人能达到极高的运动速度及定位精度。
在克鲁斯设计这套系统时,BPW一直强调须体现生产透明性的原则。因此,每个焊接单元都安装了防弧窗,这样一来,设备维护人员对机器情况一目了然。模块式的设计方便日后进行升级改装:用户既可以增加两个新的焊接单元,同时也可将定位焊实现自动化。

多种传感器,为精准焊接保驾护航
每台焊接机器人都配备了两种不同类型的传感器,将工件误差降到最低。接触传感器将焊丝作为敏感元件,应用压电原理找到实际焊缝的起始位置,从而及时修正偏差。电弧传感器则在焊接过程中动态优化焊枪位置,确保正确的运行轨迹。由于焊接和测量同时进行,从而为用户节省了大量的时间。此外,由工件变形引起的偏差也能在第一时间进行修正。

质检平台、龙门式搬运机器人环环紧扣
完成焊接后每个工件会被印上一个矩阵式二维码(Data Matrix),储存了工件的类别、产品型号等信息。紧接着,质检员会对成品进行检查。符合要求的工件被直接运输到下料储存区。该区域由一台搬运机器人负责,将同类别的工件分拣到相同的仓储笼中。机器人只需扫描托盘上的电子标签便可轻松识别出工件类型,从而判断出工件需要放入哪个仓储笼。这样,合格的成品就可以直接运输到下一道工序。

大数据时代,软件方案先行
焊缝数据管理、焊接参数优化、机器人程序的生成及管理。借助克鲁斯的各种配套软件用户成功地实现了以上各种功能:流程数据监控(PDM)、焊接电源数据管理器(QDM)和Carola Edi。这样一来,BPW可获取关于每个工件全面的数据,用于日后的流程优化及质量管理。采用中央数据管理结构,实现了无缝式的数据记录,方便日后进行工件信息跟踪。  

设备利用率极高,将停机时间降到最低
机器人设备具有极高的复合性,这一点完美体现了BPW产品多样性的特点。机器人自动搬运系统、焊接机器人、配套软件——各个部门完美配合,轻松焊接70多种不同类型的工件,各种工件的大小和生产节拍各不相同。尽管如此,焊接不同的工件时设备仍无需任何切换时间。
“设备的可用性对我们制造业来说不言而喻,尤其是克鲁斯这套设备在我们工厂起着承上启下的核心作用”,BPW德国总部生产总监堪付斯先生告诉我们。克鲁斯这套设备每天焊接的工件数量高达2000-2500件。
优化后的内部物流系统极大程度地减少了设备停机时间和切换时间。此外,生产节拍也明显缩短了。“之前的老设备里我们有12台焊接机器人”,工匠领班沙特内说道,“现在我们只有六台机器人,并且能达到相同的产量”。

工作环境得到了极大地改善
更新设备后,每个班次只需要五名员工。BPW的技术人员不仅在克鲁斯公司参加了机器人培训课程,同时还在BPW车间接受了实地培训。这些技术人员在设备的设计和调试阶段也积极参与其中,提出了对设备的期望和想法。“我们的技术人员对新的设备非常满意,其中很重要的一个原因就是符合人体工学的设计,让设备来适应人,而不是人去适应设备”,堪付斯先生介绍道。工作人员的作业姿势更舒适,身体不适及劳损明显减少。质检台的高度可按需调节,也就是说,质检员可以把桌子调到和传送带同样的高度,这样就不需要将每个工件都从传送带拿下来再放回去了。此外,完成检测后的堆垛工作也完全由机器人取代,劳动力得到进一步地解放。先进的环境技术也是该设备的一大亮点:在设计阶段BPW就提出设备在17年交付时就需符合18年德国环境部门出台的新标准。因此,整套系统采用全封闭的环形烟尘处理系统,实现了焊接车间的无烟化。此外,与老设备相比,新设备噪音分贝大大降低,更为工人的健康着想。

百年经验,受益无限
BPW的制动器焊接车间还有另一套克鲁斯的机器人设备。此外,工厂还有35台克鲁斯的焊接电源用于手工焊。不仅在德国本部,BPW遍布全球的多个生产基地都采用了克鲁斯的焊接技术。仅在德国就有多达七套大型机器人设备。设备的售后服务由克鲁斯在BPW附近的长年代理商Lixfeld焊接公司负责。
由于BPW对之前克鲁斯的设备十分满意,所以新的项目再次选择了克鲁斯。“克鲁斯公司的专业经验再一次让我们信服”,堪付斯先生说:“在过去的一年半里,我们从最初的讨论到最后的设备制造完成一直携手共进”。因此设备的验收才能进行得如此顺利,安装调试后便能直接进行生产。“设备一步就到位了”,堪付斯先生欣喜地说到:“未来我们希望与克鲁斯公司保持并加深紧密的合作关系”。


图2:搬运机器人全自动上下物料。  


图3:每个单元都配备克鲁斯QRH-280型号机器人以及双工位工件变位机。


图4:焊接完成后,搬运机器人自动分拣成品。


图5:采用全封闭的环形烟尘处理系统。



[ 此帖被carlcloos123在2018-03-13 17:46重新编辑 ]
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只看该作者 板凳  发表于: 03-13
回 111zhang 的帖子
好眼力!我们的CLOOS方案中心会定期发送来自德国的一手资料,http://bbs.toweld.com/thread.php?fid=147
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只看该作者 沙发  发表于: 03-10
最后这张图确实好,母材表面干净,焊缝表面也光洁
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